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3, 4353發(fā)動(dòng)機(jī)的三個(gè)不同發(fā)展階段的加速任務(wù)試車循環(huán)
"裝于 6 13轟炸機(jī)的 4353發(fā)動(dòng)機(jī)加速任務(wù)試車 1 789:。該試車分 .55個(gè)循環(huán)，每個(gè)循環(huán) /+&%，總計(jì) 0;+<，相當(dāng)于帶有裕度的 0555<壽命。
•35=/•
 
為估計(jì) ""發(fā)動(dòng)機(jī)在 一 "上使用的耐久性而設(shè)計(jì)了加速任務(wù)試車一 %&’"，它克服了 %&’(試車中熱循環(huán)不足的缺點(diǎn)，將熱循環(huán)數(shù)增至試車 ))次 *+。
為了模擬 一 ",戰(zhàn)斗機(jī)綜合任務(wù)，設(shè)計(jì)了加速任務(wù)試車 %&’，它由 ,個(gè)不同循環(huán)組成：空戰(zhàn)、空對(duì)地、性能檢驗(yàn)飛行、地面試驗(yàn)“ %”、地面試驗(yàn)“-”和高循環(huán)疲勞試驗(yàn)。所示。循環(huán)中刪除了部分功率的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，對(duì)于部分功率下發(fā)動(dòng)機(jī)頻率敏感的零件未得到充分的試驗(yàn)，因此要對(duì)這些零件做附加高頻疲勞試車。
).“/”循環(huán) /& 01,發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī)與 ""相同，它采用的等效加速試車標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)為“ /”循環(huán)，包括慢車、突然增加至最大、巡航、著陸、反推力和慢車。
2.苛刻度分析
""和 /& 01,均采用一種苛刻度計(jì)算程序來(lái)進(jìn)行實(shí)際綜合任務(wù)和加速試車循環(huán)的苛刻性對(duì)比。苛刻度的定義為在實(shí)際綜合任務(wù)與基準(zhǔn)任務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間相等的情況下，兩者損傷率之比，其數(shù)學(xué)模型為。
（%3）45（%6）47（%8）4（%3）95（ %6）97（ %8）9
式中，%———損傷率，故障次數(shù) *時(shí)間，在零部件分析的基礎(chǔ)上獲得；
下腳注 3—
—總量；
下腳注 8—
—穩(wěn)態(tài)的某一功率狀態(tài)；
下腳注 6———循環(huán)的功率瞬變；
下腳注 4———基準(zhǔn)情況；
下腳注 9———新情況。
用總基準(zhǔn)損傷率（%3），除上兩式可得苛刻度 :：
（:3）45" 5（:6）47（ :8）4
（ :3）95（ :6）97（:6）9
因此，苛刻度表示單位時(shí)間內(nèi)的相對(duì)損傷，并且用穩(wěn)態(tài)苛刻度鑒定穩(wěn)態(tài)載荷因素和用循環(huán)苛刻度鑒定循環(huán)載荷因素。 .壽命試車和加速任務(wù)試車的比較目前，航空技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家都編制和采用加速任務(wù)試車 %&’大綱代替全壽命試車大綱。
蘇聯(lián)給出某民航發(fā)動(dòng)機(jī)加速任務(wù)試車 ;+相當(dāng)于 2+，將全壽命試車的大功率狀態(tài)集中，用增加起飛和共振狀態(tài)下的工作時(shí)間來(lái)代替巡航狀態(tài)的較小負(fù)荷時(shí)間。整個(gè)壽命試車大綱由 )個(gè)階段組成，每階段 "+試 "<個(gè)階段，每階段 )+試 ,個(gè)階段，小于最大連續(xù)狀態(tài)的各巡航狀態(tài)工作時(shí)間占總壽命試車時(shí)間的 ;=。在加速任務(wù)試車程序中，每階段為 "+1>?9，共試 )個(gè)階段。起飛狀態(tài)工作時(shí)間比壽命試車中幾乎增加一倍，并規(guī)定在共振轉(zhuǎn)速下的工作時(shí)間約占總時(shí)間的 "=。加減速次速、引氣量、啟動(dòng)（包括冷啟動(dòng)）次數(shù)均與全壽命試車中的相同，均為 "1次。這兩個(gè)試車大綱的試車結(jié)果表明，發(fā)動(dòng)機(jī)中所出現(xiàn)的缺陷、故障和磨損情況基本相同。
圖 < 0 02示出 @. A公司的 @"發(fā)動(dòng)機(jī)的加速任務(wù)試車循環(huán)。一個(gè)循環(huán)的使用時(shí)間為 >?9，用 >?9來(lái)模擬典型航線的 ")>?9飛行使用循環(huán)，其加速試車循環(huán)較典型航線 •"B•
 
使用循環(huán)縮短了 "。模擬典型航線飛行循環(huán)經(jīng)受的最惡劣的瞬變循環(huán)條件是加速任務(wù)試車的較好方法。

 

圖  % &’( )*++發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行循環(huán)和加速試車循環(huán)
我國(guó)對(duì)加速任務(wù)試車也進(jìn)行了廣泛研究，在幾個(gè)機(jī)種上進(jìn)行實(shí)踐。例如對(duì)某渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)采用了 ’++,模擬 *+++,的加速任務(wù)試車，并且還研究了壽命取決于持久強(qiáng)度的零、部件的考核方法，按照邁納原理，利用零、部件的持久強(qiáng)度曲線查出它的持久極限壽命。將零件所承受的不同溫度和應(yīng)力，換算成當(dāng)量壽命 -的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：
* 10
-./()
0.* )0
式中，/———加載狀態(tài)數(shù)目，即不同工作狀態(tài)數(shù)；)0—
——在 2•" 0345應(yīng)力和 60溫度下，利用持久強(qiáng)度曲線確定的零、部件極限壽命值，其中 " 0345為最大工作應(yīng)力， 2 .789為安全系數(shù)（強(qiáng)度儲(chǔ)備）；
10 ———單個(gè)工作狀態(tài)占總工作時(shí)間的百分比。某渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪工作葉片的 10值。根據(jù)表中數(shù)據(jù)，便可計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)的總壽命 -： *
-. . 9*&,
+8+7 +87* +8’9 +8*" +8*7 +8+; +8+’
:: ::::
7++ 7’++ 79++ *+9 *+9 *+9 *+9
該發(fā)動(dòng)機(jī)壽命為 9+++,，這說(shuō)明應(yīng)用此法來(lái)檢驗(yàn)零、部件的工作能力是具有一定準(zhǔn)確性的。加速任務(wù)試車還要在發(fā)動(dòng)機(jī)研究中不斷改進(jìn)完善，特別是實(shí)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)飛行載荷譜和精確確定零部件溫度和應(yīng)力，是提高加速任務(wù)試車可靠性的重要途徑。
•*+;9•

 

第三節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)完整性主要考核試驗(yàn)
一、低循環(huán)疲勞試驗(yàn)
低循環(huán)疲勞是發(fā)動(dòng)機(jī)故障的主要形式。據(jù)統(tǒng)計(jì)，它約占發(fā)動(dòng)機(jī)故障總數(shù)的 "。低循環(huán)疲勞循環(huán)次數(shù)在 %& ’ %(范圍內(nèi)，它具有以下特點(diǎn)：循環(huán)應(yīng)力較高，每次循環(huán)產(chǎn)生塑性變形；裂紋多從應(yīng)力集中區(qū)開始，由于裂紋擴(kuò)展而引起斷裂；不能采用 )*+（應(yīng)力—轉(zhuǎn)速）曲線來(lái)評(píng)定壽命，由于熱沖擊引起的熱疲勞也屬于低循環(huán)疲勞。
發(fā)動(dòng)機(jī)通用規(guī)范中規(guī)定了冷端和熱端部件的循環(huán)壽命。冷端壽命應(yīng)以使用部門對(duì)系統(tǒng)所規(guī)定的工作循環(huán)為依據(jù)；熱端循環(huán)數(shù)為冷端的一半，為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)壽命，要進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)和部件的低循環(huán)疲勞試驗(yàn)。
%,發(fā)動(dòng)機(jī)低循環(huán)疲勞試驗(yàn)
結(jié)構(gòu)完整性大綱中規(guī)定采用每次飛行經(jīng)歷一次的 一最大一 （ -型）循環(huán)，如圖 . *&
*&所示。但是這種循環(huán)與飛行任務(wù)載荷無(wú)關(guān)。發(fā)動(dòng)機(jī)通用規(guī)范中作了更改，建立在實(shí)際的疲勞估計(jì)基礎(chǔ)上，并包括慢車一最大一慢車（型）循環(huán)，如圖 .*& *&（ /）所示。 型循環(huán)也稱熱循環(huán)。
發(fā)動(dòng)機(jī)低循環(huán)疲勞試驗(yàn)還可以通過使壓氣機(jī)和風(fēng)扇承受最大機(jī)械應(yīng)變范圍的辦法來(lái)評(píng)價(jià)這些部件的結(jié)構(gòu)特性。通過發(fā)動(dòng)機(jī)低循環(huán)疲勞試車能夠得出實(shí)用的部件修理準(zhǔn)則，并對(duì)重新設(shè)計(jì)的部件的結(jié)構(gòu)可靠性做出補(bǔ)充評(píng)價(jià)。

圖 . *& *&發(fā)動(dòng)機(jī)低循環(huán)疲勞試驗(yàn)循環(huán)采用加速任務(wù)試車，能更加全面地模擬實(shí)際使用中的低循環(huán)疲勞、蠕變和應(yīng)力斷裂情況，比起單純的低循環(huán)疲勞和壽命循環(huán)試車，更加提高了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)耐久性的考核能力。圖 . *& *(示出 0%%發(fā)動(dòng)機(jī)的試車循環(huán)，進(jìn)行低循環(huán)疲勞試驗(yàn)的目的是通過應(yīng)變循 •%21•
　
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